基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的消防報警系統(tǒng)的設(shè)計研究

【摘要】? ? 公共區(qū)域的消防報警系統(tǒng)主要組成部分包括線路和傳感器設(shè)備，布線也十分繁瑣，前期投入大，其隱蔽工程維護維修困難。借助ZigBee技術(shù)讓消防報警系統(tǒng)從有線向無線發(fā)展，可以有效解決消防報警系統(tǒng)現(xiàn)有的不足。且這一技術(shù)應(yīng)用成本更低，能耗少，效率高，所以對于學(xué)校、小區(qū)、寫字樓、工廠等地區(qū)的應(yīng)用都有顯著優(yōu)勢。對此，本文介紹了研究的一些基本概念，并重點介紹系統(tǒng)設(shè)計的思路和方案，研究物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的消防報警系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，為物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)應(yīng)用提供一些思路。

【關(guān)鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? ZigBee技術(shù)? ? 消防報警系統(tǒng)? ? 設(shè)計

一、智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計的意義

火災(zāi)可能隨時發(fā)生，尤其是對于現(xiàn)在的高層建筑，建筑密集度比較高，且各用戶的電氣設(shè)備增多，所以一旦發(fā)生火災(zāi)，就可能迅速蔓延，導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，這種情況一般都很難預(yù)警。在火災(zāi)發(fā)生時，如果通訊線路被燒壞，消防指揮中心可能無法第一時間接收到報警信號，這樣也會導(dǎo)致國家的財產(chǎn)損失和人員傷亡。現(xiàn)代消防系統(tǒng)是智能安防的重要組成部分，通過在建筑中安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，借助無線網(wǎng)絡(luò)及時將火災(zāi)信息或預(yù)警信息快速傳遞到消防報警指揮中心，借助大數(shù)據(jù)服務(wù)器進行分析，便于制定決策，分析起火原因，并做好火勢控制的指導(dǎo)，這樣消防人員的救援工作就可以順利開展。此外，在這樣的智能消防報警系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心智慧平臺還可以啟動遠程滅火設(shè)備，這樣消防設(shè)施就可以切實發(fā)揮作用，最大限度的保證救援質(zhì)量和效率。

二、相關(guān)概念分析

2.1物聯(lián)網(wǎng)及核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助傳感設(shè)備及無線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個龐大的智能化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)物物以及人與物之間的高效信息交互。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能，是通過傳感器、射頻識別、嵌入式技術(shù)等應(yīng)用。若把人體比作物聯(lián)網(wǎng)，相關(guān)技術(shù)的整合應(yīng)用就類似人類大腦的功效。借助多個技術(shù)的整合，能夠讓物聯(lián)網(wǎng)作為一個整體，切實發(fā)揮作用。傳統(tǒng)消防報警系統(tǒng)很難達到現(xiàn)代安防工作的需要，所以將物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)應(yīng)用進來，可以有效彌補傳統(tǒng)安防技術(shù)的不足。

2.2 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗低復(fù)雜性、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，這一技術(shù)在遠程自動控制方面具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。將這一技術(shù)和射頻識別技術(shù)相結(jié)合，能夠發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，促進系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化。目前，ZigBee技術(shù)因為其應(yīng)用優(yōu)勢突出，在智能家居、智能抄表、環(huán)境監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

2.3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

這一自動報警系統(tǒng)的主要組成部分包含火災(zāi)探測器以及火災(zāi)報警器，其中，火災(zāi)探測器是在現(xiàn)場進行安裝的，用于監(jiān)視現(xiàn)場的情況，如果有火災(zāi)情況發(fā)生，可以及時預(yù)警。而火災(zāi)報警器主要是在消防控制中心安裝的，負責(zé)對火災(zāi)探測器的監(jiān)測和控制，在火災(zāi)苗頭出現(xiàn)時，可以通過聲光報警器來進行信號發(fā)射，這樣就可以及時啟動聯(lián)動設(shè)備，及時將火源消滅控制住。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的消防報警系統(tǒng)設(shè)計

如下圖1所示，為基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的消防報警系統(tǒng)總體設(shè)計。

以ZigBee技術(shù)為基準(zhǔn)，進行消防報警系統(tǒng)設(shè)計，需要結(jié)合具體的消防報警要求來，現(xiàn)代消防報警系統(tǒng)，要盡可能的實現(xiàn)自動化、智能化。無線傳感節(jié)點則是扮演了網(wǎng)絡(luò)終端的角色，相應(yīng)傳感器節(jié)點能夠及時對于環(huán)境中的溫度以及煙霧情況進行監(jiān)測，可以結(jié)合具體的指標(biāo)數(shù)據(jù)進行異常信號的采集。傳感器在接收到各個數(shù)據(jù)節(jié)點的信號后集中傳輸?shù)较缊缶到y(tǒng)控制中心，由控制中心進行處理分析后給出具體指示。

消防報警系統(tǒng)功能是對系統(tǒng)正常運行進行控制，這里包含對于整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制和管理。在對于節(jié)點信息進行匯總后給出最后決策，確定是安全隱患的情況下，會及時啟動報警裝置。

在這一報警系統(tǒng)中，傳感器在信息采集后，借助無線傳感節(jié)點將信息傳輸?shù)絑igBee路由器位置，再通過路由器對數(shù)據(jù)進行集中傳輸，達到ZigBee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器能夠?qū)⑹謾C的信息進行分析和評估，再將信息傳輸?shù)綀缶行模ㄟ^報警中心進行報警信號發(fā)送。進行數(shù)據(jù)分析和評估并不是簡單的執(zhí)行，要結(jié)合具體的情況分析。如果系統(tǒng)檢測到有煙霧信號，但是溫度正常，則可以暫時不用報警，如果溫度和煙霧信號同時出現(xiàn)異常，則會立即發(fā)出報警信號，提醒及時救火。

以物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)為基準(zhǔn)，設(shè)計消防報警系統(tǒng)，能夠確保相應(yīng)系統(tǒng)的復(fù)雜線路問題得到緩解，通過無線傳輸，能夠減少很多麻煩，且ZigBee技術(shù)本身還具有自組網(wǎng)絡(luò)功能和自愈功能，這些功能能夠有效增加或者消減網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，在節(jié)點出現(xiàn)位置的變化，或是節(jié)點被破壞的情況下，可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中的拓撲結(jié)構(gòu)尋找新節(jié)點和路由，確保網(wǎng)絡(luò)有序運行，減輕人為工作量。

四、系統(tǒng)硬軟件設(shè)計

4.1硬件設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的消防報警系統(tǒng)硬件設(shè)計中，要將數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)接收終端作為重點。傳感器、MCU、AD芯片等部件構(gòu)成數(shù)據(jù)采集端。接收端也是由多個異步串口連接，還連接了蜂鳴器、LCD、芯片等部件。而總線和無線傳輸模塊相連接，其功能和終端接收設(shè)備對等，可以借助GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸?shù)娇刂浦行模賹⒔邮盏臄?shù)據(jù)信息傳輸?shù)街鳈C位置。如圖2所示。

4.2軟件設(shè)計

在此消防報警系統(tǒng)軟件設(shè)計中，包含了數(shù)據(jù)采集節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點以及主控制器設(shè)計，這些都是消防報警系統(tǒng)中的關(guān)鍵軟件設(shè)計部分。通過串口接收ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)環(huán)境信息，做好解析和處理，再將相關(guān)信息保存后傳輸?shù)紾PRS模塊，借助串口接收相關(guān)控制命令或其他信息數(shù)據(jù)，做好分析處理后將其傳輸?shù)絑igBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器位置，完成軟件的基礎(chǔ)設(shè)計。如下圖3所示，為軟件流程框架：

五、結(jié)束語

基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的應(yīng)用，可以通過移動通信技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等整合應(yīng)用，發(fā)揮技術(shù)整合的優(yōu)勢，有效實現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)測和救援工作，形成高效的消防服務(wù)機制。將ZigBee技術(shù)引入到消防報警系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)框架和軟硬件設(shè)計，為消防系統(tǒng)提供正確的決策支持，制定救援路線和方案，確保最大效率的完成救援任務(wù)。對消防報警系統(tǒng)進行實際應(yīng)用，得出該消防報警系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好，準(zhǔn)確性也比較高，實際使用中的誤報漏報情況很少發(fā)生，能夠為救援工作提供有力的幫助，節(jié)約消防救援時間、提升救援精準(zhǔn)度。

參? 考? 文? 獻

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張飛（1981.12），漢族，江西九江，大學(xué)本科，副教授，研究方向：計算機技術(shù)、通信技術(shù)。